关于边坡分类的讨论.docx
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关于边坡分类的讨论
尖于水电工程岩石边坡分类的讨论
、尸、・
前言边坡形成于不同的地质环境,处于不同的工程部位,并具有不同的形式和特征。
根据研究目的和研究对象的不同,边坡分类的方式和方法各不相同。
水利水电工程边坡分类的目的是为工程服务,主要侧重于边坡工程的设计与处理。
多年来,有很多种边坡与滑坡分类,说明了分类问题的重要性和复杂性。
1・边坡与滑坡的一般分类
1.1物质组成分类
根据边坡组成物质分为岩质边坡和土质边坡,其中土质边坡包括堆积土边坡、黄土边坡、粘质土边坡和队填土边坡。
1.2结构分类
结构分类考虑的因素较多,分类的形式相应较多。
有分为层状结构边坡(单层结构、多层结构、互层结构、内斜层结构、外斜层结构)、块状结构边坡、碎裂结构边坡和散体结构边坡。
近年来在三峡工程研究中,有人将岩层走向与边坡走向平行的结构分为三大基本类型:
顺倾仰倾坡、顺倾俯倾坡、逆倾坡;又按结构面的倾角与其内摩擦角之间的相对大小,又将顺倾仰倾坡再分为大角仰倾坡和小角仰倾坡,从坡体结构上对边坡稳定性做出了宏观概括。
1.3成因分类
按边坡成因分为剥蚀边坡(构造型、丘陵型)、侵蚀边坡、(岸蚀边坡、沟蚀边坡)、塌滑边坡和人为边坡。
1.4规模分类
根据滑坡滑动面的分布深度,分为浅层滑坡(V6m)、中层滑坡(6-20n)、厚层滑坡(20
-50m)、巨厚层滑坡(>50n)。
按滑坡体积的大小分为小型、中型、大型和巨型滑坡。
1.4边坡变形机制及特征分类
(1)力学机制的传统经典分类将边坡变形破坏简单和推移式分为牵引式(后退式)和推移式(前进式)两种基本形式。
这种分类形象、简单、实用,在宏观上表现了边坡变形受力及发展方向。
(2)变形机制分类
成都理工学院王兰生、张倬元教授针对层状或含层状岩体组成的边坡变形机制提出了
5种基本组合模式:
蠕滑一拉裂、滑移一压致拉裂、弯曲一拉裂、塑流一拉裂和滑移一弯曲。
表明了边坡演化过程中内部应力状态的调整轨迹、途径和现象,反映了边坡的变形破坏机制。
1.5边坡岩土体的运动特征分类
(1)国内铁道部门将边坡分为:
滑坡、崩塌、岩堆、错落、坠石、剥落、蠕动和坡面泥石流等。
(2)国外的Varnes(1987)的边坡移动分类:
崩塌(Falls)、倾倒(Topples)、滑动
(Slides)、侧向扩展(Lateralspreads)、流动(Flows、和复合移动(Complex)。
Hutchinson(1988)的分类:
回弹(Rebounc)、蠕动(Creep)、边坡下沉(Saggingofmountainslopes)、滑动(Landslides)、似碎屑流动(Debrismovementsofflow-likeform)、倾倒(Topples)、崩落(Falls)复合移动(Complexslopemovements)。
(3)边坡岩土体变形速率分类:
初始蠕滑等速蠕滑和加速蠕滑。
1-6变形破坏模式分类
(1)中科院地质研究所孙玉科先生等将边坡变形破坏模式概括为5类:
倾倒变形破坏(金川模式)水平剪切变形模式(葛洲坝模式)顺层高速滑动(塘岩光模式)追踪平推滑移
(白灰厂模式)和张裂顺层追踪破坏(盐池河模式)。
(2)中国地质大学晏同珍教授根据坡发生的初始条件原因根本及滑动方式特征,概括了
9种滑动类型:
流变倾覆滑坡、应力释放平移滑坡、震动崩落或液化滑坡、潜蚀陷落滑坡、
地化悬浮-下陷滑坡、高势能飞越滑坡、孔隙水压浮动滑坡、切蚀-加载滑坡和巨型高速远程滑
坡。
这是一种对滑坡的多因素混合分类。
(3)崔政权根据地质条件、近代变形、失稳的崩滑变形、失稳条件与主诱发因素等,将三峡库区边坡变形失稳实例概括为8种类型:
新滩型、鸡扒子型、黄腊石型、解体型与局部性浅层型、小周场型、豆芽棚型、沙河小学型和宋家湾型。
1.7其它分类
(1)根据滑坡发育的阶段将滑坡分为:
幼年期、青年期、壮年期和老年期。
(2)根据滑坡历史分为首次滑坡和二次滑坡两类。
(3)根据滑坡发生的时代分为古滑坡、老滑坡和复活滑坡。
2水电工程岩石边坡分类
水利水电工程多修建于深Lh峡谷之中的河流上,一般都会遇到岩石高边坡稳定问题,构成了水利水电主要工程地质问题之一,也是水电工程地质勘测设计过程中的主要研究对象。
水电工程岩石边坡分类则是边坡勘测设计的主要内容。
分类方法除应用一般分类的部分内容外,更主要的是与水电工程的特点相结合,包括电站的枢纽区、厂房区、水库区、施工布置区和移民区等。
在《水利水电工程地质手册》中做了较详细的分类。
近年来,湖南省水利厅金德濂就中小型水利水电边坡进行了工程地质分类。
2.1水电工程岩石边坡分类的目的和原则
2.1.1分类的目的
(1)为工程实践服务,指导边坡的勘测、设计和处理。
(2)反映边坡的主要工程地质特征,有助于边坡的勘察、认识和评价。
(3)有助于对边坡的监测布置。
(4)预测边坡的发展趋势。
2.1.2分类的一般原则
(1)必须与水电工程的特点相结合,包括电站的枢纽区、厂房区、水库区、施工布置区和移民区等;
(2)根据边坡的岩土性质组成、成因类型、形成过程与形成特点;
(3)根据边坡的存在时间及施工过程中的影响尖系;
(4)根据边坡的地质结构分类,包括边坡的地层岩性、岩体结构及其与边坡的尖系等;
(5)根据边坡的稳定状态、变形机制、特征与发展阶段;
(6)根据边坡的坡度和坡高分类。
2.2水电工程岩石边坡分类
按照上述分类原则,将水电工程边坡一般分为9类,列表1。
根据边坡岩(土)组成和工程地质性质,可分为岩质边坡和土质边坡,列表2°
随着岩体结构力学的发展,边坡岩体结构分类被应用于大多工程之中,分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构4类,并对层状结构岩体根据层状结构面与坡面的空间尖系进一步划分为层状同向结构、层状反向结构、层状斜向结构和层状平叠结构4个亚类,便于对层状岩体边坡的变形过程、破坏机理的深入分析。
按岩体结构分类列表3。
经过对边坡登录资料的归纳总结,认识到天然边坡或工程边坡的地质条件尽管千差万别,促使和诱发边坡变形破坏的因素可能多种多样,但其变形破坏形式不外乎几种。
依据变形破坏特征、变形破坏机制和破坏面形态,把边坡变形破坏形式归纳为6类,列表4。
这
一分类与世界滑坡登录联合工作组建议的分类基本吻合,便于国际交流。
更重要的是,在边坡勘察中对边坡变形破坏现象的认识、描述和表达有了统一的标准。
分类依据
分类名称
分类特征说明
岩性
岩质边坡
由岩石组成的边坡
土质边坡
由土层组成的边坡
岩土混合边坡
部分由岩石部分由土层组成的边坡
成因类型
自然边坡
未经人工改造的边坡
人工边坡
人工开挖或堆积形成的边坡
工程影响边坡
受工程影响改造的边坡
与工程尖系
建筑物地基边坡
作为地基必须满足稳定和有限变形要求的边坡
建筑物上方边坡
必须满足稳定要求的边坡
水库或河道边坡
允许有一定限度破坏的边坡
施工影响
施工影响轻微
规范施工或经预处理施工的边坡
施工影响中等
常规施工造成影响的边坡
施工影响严重
不良施工使稳定性局部降低的边坡
破坏性施工影响
野蛮施工使稳疋性大幅度降低或失稳的边坡
存在时间
永久边坡
工程寿命期内需保持稳定和/或有限变形的边坡
临时边坡
施工期需保持稳定和有限变形的边坡
稳定状态
稳定边坡
已经或未经处理能保持稳定和有限变形的边坡
潜在不稳定边坡
有明确不稳定因素存在的但暂时稳定的边坡
变形边坡
有变形或蠕变迹象的边坡
不稳定边坡
处于整体滑动状态或时有崩塌的边坡
失稳后边坡
已经发生过滑动或大位移的边坡
发展阶段
初始稳定边坡
边坡形成后处于稳定状态的边坡
初始变形边坡
初次进入变形状态或渐进破坏的边坡
二次变形边坡
失稳后再次或多次进入变形状态的边坡
边坡坡度
缓坡
边坡坡度w10’
斜坡
边坡坡度〉10°~<30°
陡坡
边坡坡度〉30°~v45°
峻坡
边坡坡度〉45°~<60°
悬崖
边坡坡度〉60°90°
倒坡
边坡坡度〉90°
边坡咼度
特咼边坡
坡咼〉200m
超高边坡
坡咼〉70m~<200m
高边坡
坡咼〉30m~<70m
中边坡
坡咼〉10m~v30m
低边坡
「坡咼w10m
边坡岩(土)性
边坡
岩(土)体结构
边坡变形特征
滑
均质软岩滑坡
侵入岩
块状结构
动
顺层滑坡
LU
喷出岩
层状同向缓倾结构
变
切层滑坡
碎屑沉积岩
层状同向陡倾结构
形
破碎岩石滑坡
质
碳酸盐岩
层状反向结构
蠕
倾倒型蠕动变形
夹有软弱夹层的沉积岩
层状斜向结构
动
松动型蠕动变形
边
软质岩
碎裂结构
变
扭曲型蠕动变形
正变质岩
形
塑流型蠕动变形
坡
副变质岩
张裂变形
崩塌变形
坍滑变形
粘性土
单元结构土质
滑
粘性土滑坡
砂即十
多元结构土质
动
黄土滑坡
土
黄土
土石混合结构
变
砂性土滑坡
质
软土
形
碎石土滑坡
边
膨胀土
岩十叠置结构
蠕动变形
坡
碎石土
崩塌变形
岩土混合
剥落变形
坍滑变形
表3岩质边坡分类(按岩体结构分类)
序号
边坡结构
分类
岩石类型
岩体特征
边坡稳定特征
类型
亚类
1
块体
结构
边坡
岩浆岩、中深变质岩、厚层沉积岩,火山岩
岩体呈块状、厚层状,
结构面不发育,多为刚性
结构面,贯穿性软弱结构
面少见
边坡稳定条件好,易形成高陡边坡,失稳形态多沿某一结构面崩塌或复合结构面滑动。
滑动稳定性受结构面抗剪强度与岩石抗剪断强度控制
2
层状
结构
边坡
层状
同向
结构
各种厚度的沉积岩、层状变质岩和复杂多次喷发的火山岩
边坡与层面同向,倾向夹角小于30'、岩体多旱頁层和层间错动带常为贯穿性软弱结构面
层面或软弱夹层,形成滑动面,坡脚切断后易产生滑动,倾角较陡时易产生溃屈或倾倒。
稳定性受坡角与岩层倾角组合矢
系、顺坡向软弱结构面的发育程度及强度所控制
层状
反向
结构
边坡与层面反向,倾向夹角大于150°,岩体特征同上
岩层较陡时易产生倾倒弯曲松动变形,坡脚有软层时,上部易拉裂,局部崩塌滑动。
稳定性受坡角与岩层倾角组合、岩层厚度、层间结合能力及反倾结构面发育与否所控制
层状
斜向
结构
边坡与层面斜交或垂直,倾向夹角30〜150。
,岩体特征同上
易形成层面与节理组成的楔形体
滑动或崩塌。
层面与坡面走向夹角越
大稳定,性愈高
层状
平叠
结构
近于水平的岩层构成
的边坡,岩体特征同上
在坡底有软弱夹层时,在孔隙水压
力或卸何作用下产生向临空面的滑
移
3
碎裂
结构
边坡
各种岩石的构造影响带、破碎带、蚀变带或风化破碎岩体
岩体结构面发育,岩体宏观的工程力学特性已基本不具备由结构面造成的各向异性
边坡稳定,性较差,坡角取决于岩块
间的镶嵌情况和岩块间的咬合力
4
散体
结构
边坡
各种岩石的构造破碎及其强烈影响带、强风化破碎带
由碎屑泥质物夹大小不规则的岩块组成,软弱结构面发育成网
边坡稳定,性差,坡角取决于岩体的
抗剪强度,滑动面呈圆弧状
序
号
变形破坏
变形破坏特征
变形破坏机制
破坏面形态
类
型
亚
类
1
L4朋
塌
边坡上局部岩体松动、脱落,主要运动形式为自由坠落或滚动
拉裂。
岩体存在临空面,在结合力小于重力时,发生崩塌
2
滑
动
平
面
型
边坡岩体沿某一结构面整
体向下滑移
剪切一滑移。
结构面临空,坡脚岩层被切断,或坡脚岩层挤压剪切
层面或贯通
性结构面形成
滑动面
圆
弧
型
土质及散体结构的边坡,沿圆
弧形滑动面滑移,坡脚隆起
剪切一滑移。
内摩擦角偏低,
坡咼、坡角偏大
圆弧形滑动面
楔
形
体
两个或三个结构面组合而成的
楔形体,沿两个滑动面交线方向
滑动
剪切一滑移。
结构面临空
两个以上滑动面
组合
3
弯曲
倾倒
层状反向结构的边坡,表部岩层逐渐向外弯曲倾倒等现象。
少数层状同向边坡也可出现弯曲倾倒
弯曲一拉裂,劈楔。
由于层面密度大,强度低,表部岩层在风化及重力作用下产生弯矩
沿软弱层面
与原反倾向节
理面追踪形成
4
溃
屈
层状结构顺层边坡,岩层倾角与坡角大致相似,上部坡体沿软弱面蠕滑,由于下部受阻而发生岩层鼓起,拉裂等现象
滑移一弯曲。
顺坡向剪应力过大,层面间的结合力偏小,上部坡体软弱面蠕滑,由于下部受阻而发生纵向弯曲
层面拉裂,
局部滑移
5
拉
裂
边坡岩体沿平缓面向临空方向产生蠕变滑移,局部拉应力集中而发生拉裂,扩展移动等现象
塑流一拉裂。
重力作用下,软
岩变形流动使上部岩体失稳
软岩中变形带
6
流
动
朋塌碎屑类堆积在重力作用下,向坡脚或峡谷内流动,形成碎屑流滑坡,多发生在具较大自然坡降的峡谷地区,及施工堆渣边坡
流动。
碎屑体饱水后在重力作
用下,产生流动
碎屑体内流动,无
明显滑
动面
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